第五章.技術與技術係統 第四節 技術係統的功能
結構和功能的概念是由結構化學學科最早提出來的。由12個氫原子，5個碳原子組成的戊烷至少有三種同分異構體，因參加反應時性質不同被認為
·第五章.技術與技術係統·
具有不同的功能，這裏的“功能”是指分子參與化學反應的方式和性能。在其他科學領域：如生物器官在身體中的功能、零件在機器中的功能、機器設備的整體功能、政府各部門在施政運作中的功能——雖然千差萬錯，卻有一個共同點，就是決定係統參與某種外部關係的方式，並在作用中表現出起什麼作用、產生什麼影響、有什麼用途。作用是什麼？用途又是什麼？結構是多樣的，功能也是多樣的，理論上對功能尚無確切的定義。
一、技術係統功能
係統功能直接反映著係統與環境的關係。為了研究方便我們就在此基礎上為係統功能下一個定義。
係統功能：一般係統行為引起的環境（外部）中某些事物（功能對象）的變化的行為能力稱之為係統功能。同樣可以理解，技術係統的行為是相對於它的環境所做出的自身的任何變化，而這些行為對外環境產生的作用則是技術係統的功能。
一般係統在內部相關和外部聯係中，表現出來的特性和能力，稱為係統性能；性能與功能既有區別又有聯係，性能是功能的基礎，為發揮功能創造了可能性；功能是性能的升華，每種性能都可能被用來發揮相應的功能。功能隻有在係統行為過程中才能呈現出來，並可通過係統行為引起的外部事物變化來衡量。係統性能具有多樣性，從而可以發揮出相應的多種功能。
係統外部關係的核心是相關作用，所以技術係統功能表現必須是某種“輸入——輸出”的模式，不同的功能表征著不同“輸入”和“輸出”的匹配。可以把輸入定義為外界對係統的“作用”，而“輸出”則是係統或其局部對該作用的“反應”，也就是接受作用之後係統或局部運動狀態的改變；兩者之間為因果關係，輸入是“因”輸出是“果”。因此，“功能”具有往複的性質，由外界啟動，又回應於外界；它首先表現是係統的“潛能”，能否真正執行取決於外界是否啟動。
之所以把外界作用稱為“輸入”是為了突出問題的信息層麵，不同的輸入產生不同的信息控製。因為任何相互作用都傳遞能量和信息，或者還有物質材料的輸入；基本物理相互作用傳遞簡單信息和實行簡單的控製。高層次的相互作用（如語言文字）可以傳遞豐富的信息，產生複雜的控製，包括級聯控製（上一級輸出轉為下一級輸入）。受外界作用的係統反應之後可以繼續作用於其他係統，政令傳達便是這種情形。
按因果定律接受外部作用，係統必須對接受的作用有所反應，因為有輸入必定有輸出，否則就破壞了運動守恒。然而必須有兩種情況排除在外：一是許多物理或其他反應不屬於具有特定功能的係統特定的“輸入——輸出”模式，則係統不執行該項功能，如某些機械聲控裝置接受語音輸入，但對於不具備聲控功能的係統盡管大聲喊叫也沒有反應（雖然也因聲波受到了振動，因為與設計的聲控模式不匹配）；二是作用部位的反作用則不屬於輸入也不產生輸出功能。
除簡單係統之外，係統的輸入和輸出多半在不同部位或子係統分別進行，一般稱之為“輸入端”和“輸出端”，兩者各自具有相應的結構。輸入端專門接受外界信號包括相應的能量和材料，輸出端則向外顯示信號，並釋放相應的能量，信號、變態材料或物質產品；許多功能相對單純的係統，如金屬加工設備，其輸入端為動力、磨、
（控製）信息和材料。輸出端就是其工作部分，車、銑、鍛壓等，輸出變態能量（熱量）和加工成品及廢料（如切屑、氧化鐵屑等），從這些設備的命名可以看出輸出本身就顯示係統的功能。計算機則屬於另一種狀況，計算機的鍵盤和顯示屏分別為其輸入和輸出端，打印機也為輸出端；稍顯不同的是軟盤驅動器、移動存儲設備（U盤、移動硬盤）受鼠標或鍵盤控製既可以“讀入”也可以“寫出”文件，在不同的時刻分別執行輸入和輸出的功能。
社會係統中各組織和機構的功能也是一樣的。法院的輸入，是從監察機構呈交的起訴書傳遞的信息，輸出則是對案件的判決，其中間的運作包括信息收集（調查、核實等），其核心運作是接受案件和進行判決。這種獨特的“輸入——輸出”模式構成了法院的特殊功能——執行國家法律程序，是其他機構不能代替的。檢察機關則與此不同，它的輸入是接受舉報和公安部門直接移送的案件，也包括某些調查、信息搜集和加工，獲得相當證據，按法律決定起訴與否，但無有判決權，這便是它的輸出。照此方式，可以給所有的組織和機構，包括公司、企、事業部門、政府、軍隊等製定或設計出其獨特的輸入——輸出模式，從而確定其各自的功能。
功能的特征性，表示功能的執行或應用範圍，即一個係統可以執行哪些功能，不執行哪些功能。功能的特性使得每個係統接受和加工輸入信號的範圍也是特征性的。很明顯，把棉花送入機械廠加工處理必然會被拒收。
把“輸入——輸出”、“模式”作為“功能”定義的基礎，無論從演繹的角度還是技術實踐的角度來分析都是合理的。因為它直接派生於係統、關係和相互作用等基本概念，並得到重要因果原則的支持，使這種派生出來的概念具有極大的普遍性和實踐指導意義。輸入——輸出模式的實際意義是“特
·第五章.技術與技術係統·
定的係統對什麼樣的輸入會產生什麼樣的輸出反應”，正是從各種反應的差別或特征才顯出係統的不同功能。功能的概念是通過各種各樣的“輸入——輸出”反應產生的，並通過語言的概括實現了“技術化”，技術化又帶來了“精確化”；通過概念不僅加深了對功能的理解，使其更具有可操作性，也便於檢驗使用這些概念的理論。
值得注意的是輸入信號也具有層次性，有簡單的物理相互作用，也有比較複雜的過程。輸出既可以是相對簡單的物理反應，也可以是一係列包含大量信息的複雜信號、文件等。簡單的事物隻有比較單一的用途，如銼刀、桌椅之類，它們完全靠直接的物理、機械反應產生自己的“輸入——輸出”模式，執行特定的功能；而高層次係統中更常見比較複雜的信號的輸入和輸出，特別是語言和文字的輸入和輸出，成為社會上人際間互相作用的主要形式，如汽車導航係統、廣播電視係統、管理係統等。
功能是係統的“輸入——輸出”之間正常的、期望存在的關係。如設計中經常使用到的傳遞函數：
y＝F（x1，x2，x3，……xn）
公式中，y是輸出，x1，x2，x3，……xn是輸入，F是輸入、輸出的函數關係，就是功能。技術係統的功能可以是一個比較大的總功能，也可以是分解到子係統的功能；同樣設計者可以一直分解下去，技術係統直達底層的功能為止。一般地說，底層的功能結構比較簡單，也容易理解和表達。
在了解功能概念時，還有必要了解一個重要的概念——“黑箱”。黑箱是控製論中的一個重要概念，在這裏通常可以理解是一個未知的係統或未知的結構整體。當在無法了解係統內部結構的情形下，人們隻能通過觀察“輸入——輸出”反應來認識係統（黑箱就意味著不可能打開的結構或係統）。之所以通過觀察可以了解黑箱係統的特性是因為：“輸入——輸出”反應表達了係統的功能，它屬於係統的外部關係；外部關係可以表現內部關係，所以功能反映了係統的特性，至少可以以輸出信號產生的後果來揭示係統的性質。雖然，通過分析無法肯定是什麼樣的係統造成的這種反應，也就是說不出之所以如此的“原因”；但是，可以通過改變輸入觀察輸出的變化，從多方麵把握係統的功能，進而對係統的內部結構，使用已知的理論和經驗做出某些推斷和假設，這也是慣用的類比和推理的邏輯方法。比如，將推理的結果與已有的、類似的“輸入——輸出”反應相比較，再結合其他因素，便允許合理假設所考察的係統也具有類似結構。
鑒於輸出反應對輸入信號的依賴，證明了“輸入——輸出”模式包含因果關係。有時也可以固定輸入，將同一類型的作用信號引向不同的係統，導致不同的輸出反應。這表明輸出結果依賴於輸入信號，也依賴係統的內部結構本身，通過分析我們可以認識到因果關係是“雙重”的。如一般的切削機床輸入信號基本一致，改變機床結構就可以產生車、銑、刨、磨多種機床類型或以完成不同類型表麵和精度的加工。
二、技術係統功能的相關關係
技術係統的功能與技術係統的目標（目的）、行為、性能、環境（包括邊界）和結構都有著密切的關係，隻有了解其間的關係才能深入理解技術係統功能，才能指導創造、創新實踐。這些關係隻有結合實踐在高度抽象的意義上才能把握其本質。
1．功能與目的（目標）的關係
技術係統作為人工係統是利用和改造自然的產物，具有主觀目的性；並以客觀需求為基礎。目的可以被轉化為具體目標或指標，目標是以客觀理論和現實條件為依據提出的，對於已有係統目標是衡量檢驗功能效果與質量的既定標準。在創造新係統過程中，創新動機在於社會需求，解決現實工作中存在的問題或出現新的科學基點（科學新發現）和新技術。創新考慮的首要問題是功能特性，是否能滿足社會需求，能否解決現實中存在的問題或提高現有係統的功能和創造出高科技含量的產品，當決定功能適用範圍後，再考慮其他相關條件、相關信息，經過充分論證規劃，確定創新目標並確定輸入信息。從以上分析可見，目的與功能的關係與輸入——輸出相互對應，執行過程首先需考慮輸出；逆向確定輸入，最後實現需求的輸出。可以認為沒有目的的功能可能脫離現實環境而無法實現功能的目的，是失敗的創新。
2．功能與結構的關係
黑箱的概念指出，把係統的功能或其特定的“輸入——輸出”反應歸結為它的內部結構，是可以認定的，從相互作用的角度很容易做出合理的解釋。下麵我們將從幾個方麵做出相應的說明。
（1）一般結構。
作為輸入信號，無論其層次或強弱，最終都歸結為某些物理的相互作用。係統對信號如何響應取決於它在係統內部的傳遞，每次傳遞都是物理的相互作用，從而形成一係列的內部過程。最後的響應實際是係統的各部分通過相互作用，調整彼此的關係以適應輸入信號或能量之後形成的狀態，也就當然和原來的結構密切相關。在整個過程中，高層次的運動變化會在低層次引起
·第五章.技術與技術係統·
結構的反應；就像計算機的鍵盤輸入，每一次敲打鍵盤上的字符，都在內部產生相應的反應，這些反應又激發和代表電路及顯示係統的複雜過程，並受程序結構的嚴格控製，絲毫不能紊亂，否則就會影響係統的功能。
從上述分析可以表明技術係統的功能與結構存在著最重要、最基本和最複雜的關係：首先，技術係統的結構與其功能既相互依存又相互獨立；其次，有結構就有功能，有一定的結構就總是表現出一定的功能，結構構成功能的基礎；最後，功能由結構產生，一定功能是由一定的結構形成的，這是任何技術係統都普通遍存在著的基本關係。
技術係統的元素、結構和環境共同決定功能。一般地一個技術係統的功能狀態是由多種因素決定的。
第一，一個技術係統功能狀態與構成係統的元素相關，基本元素的品質決定功能的品質。如用質量差的零件（元件）不可能組裝出高性能的機器或儀器，也就不能發揮高效的功能來。
第二，一個技術係統結構各種元素之間有相對穩定的、有一定規則的聯係方式，與其功能的關係十分複雜；相同的結構可發揮出多種功能，一種功能也可以由不同的結構形成。社會組織中結構和功能的關係同樣十分密切，政府機關、工廠、學校等部門，都必須有相應的組織和結構才能執行自己的功能。這些結構包括硬件和軟件，硬件主要指活動場所，房屋、器具、人員等；軟件則為各種規章製度，沒有規章製度就等於沒有信息加工程序或相應的運作程序，也不會有合理的輸入與輸出，自然也就無法執行任何功能。
結構與功能的相互關係已成為現代科學的主要概念之一，使之成為創造創新過程中的最基本、也是最重要的理念。這不僅包括實用目的，即為了提高或增強係統功能，必須恰當地改變其結構，舍此沒有其他途徑；而且也是觀念性的，既從結構和功能關係能夠派生出許多重要的基本理念，可以把它們作為認識社會生活的準則，取代現行的各種以經驗為基礎的一些似是而非的假定。